2. Разберете трите вида водопроводни системи: ОВК (хидравлична), водопровод (битова вода, канализация и вентилация) и химически и специални водопроводни системи (системи с морска вода и опасни химикали).
ВиК системите съществуват в много сградни елементи. Много хора са виждали сифон или тръбопровод за хладилен агент под мивката, водещ към и от сплит система. Малко хора виждат главния инженерен водопровод в централната инсталация или системата за химическо почистване в помещението за оборудване на басейна. Всяко от тези приложения изисква специфичен тип тръбопроводи, които отговарят на спецификации, физически ограничения, кодове и най-добри практики за проектиране.
Няма просто ВиК решение, което да е подходящо за всички приложения. Тези системи отговарят на всички физически и кодови изисквания, ако са спазени специфични критерии за проектиране и са зададени правилните въпроси на собствениците и операторите. Освен това, те могат да поддържат правилните разходи и срокове за изпълнение, за да създадат успешна строителна система.
ОВК каналите съдържат много различни флуиди, налягания и температури. Каналът може да бъде над или под нивото на земята и да преминава през вътрешността или външната част на сградата. Тези фактори трябва да се вземат предвид при определянето на ОВК тръбопроводите в проекта. Терминът „хидродинамичен цикъл“ се отнася до използването на вода като топлоносител за охлаждане и отопление. Във всяко приложение водата се подава с даден дебит и температура. Типичният топлопренос в помещението се осъществява чрез серпентина въздух-вода, проектирана да връща вода с зададена температура. Това води до факта, че определено количество топлина се пренася или отвежда от пространството. Циркулацията на охлаждаща и отоплителна вода е основната система, използвана за климатизация на големи търговски обекти.
За повечето приложения в нискоетажни сгради, очакваното работно налягане на системата обикновено е по-малко от 150 паунда на квадратен инч (psig). Хидравличната система (студена и топла вода) е система със затворен кръг. Това означава, че общият динамичен напор на помпата отчита загубите от триене в тръбопроводната система, свързаните серпентини, клапани и аксесоари. Статичната височина на системата не влияе върху производителността на помпата, но влияе върху необходимото работно налягане на системата. Охладителите, котлите, помпите, тръбопроводите и аксесоарите са проектирани за работно налягане от 150 psi, което е обичайно за производителите на оборудване и компоненти. Където е възможно, това номинално налягане трябва да се поддържа при проектирането на системата. Много сгради, които се считат за нискоетажни или средноетажни, попадат в категорията работно налягане от 150 psi.
При проектирането на високи сгради става все по-трудно да се поддържат тръбопроводните системи и оборудването под стандартните 150 psi. Статичният напор на тръбопровода над около 350 фута (без добавяне на налягане на помпата към системата) ще надвиши стандартното работно налягане на тези системи (1 psi = 2,31 фута напор). Системата вероятно ще използва прекъсвач на налягането (под формата на топлообменник), за да изолира по-високите изисквания за налягане на колоната от останалите свързани тръбопроводи и оборудване. Този системен дизайн ще позволи проектирането и монтажа на стандартни охладители под налягане, както и специфицирането на тръбопроводи и аксесоари с по-високо налягане в охладителната кула.
Когато определя тръбопроводи за голям кампусен проект, проектантът/инженерът трябва съзнателно да определи кулата и тръбопроводите, посочени за подиума, отразявайки техните индивидуални изисквания (или колективни изисквания, ако не се използват топлообменници за изолиране на зоната под налягане).
Друг компонент на затворената система е пречистването на водата и отстраняването на кислород от нея. Повечето хидравлични системи са оборудвани със система за пречистване на вода, състояща се от различни химикали и инхибитори, за да се поддържа оптимално pH (около 9,0) на водата, протичаща през тръбите, и микробни нива за борба с биофилмите и корозията в тръбите. Стабилизирането на водата в системата и отстраняването на въздуха спомага за удължаване на живота на тръбопроводите, свързаните с тях помпи, серпентини и клапани. Всеки въздух, задържан в тръбите, може да причини кавитация в помпите за охлаждаща и отоплителна вода и да намали топлопреминаването в охладителя, котела или циркулационните серпентини.
Мед: Изтеглени и закалени тръби тип L, B, K, M или C в съответствие с ASTM B88 и B88M в комбинация с ковани медни фитинги ASME B16.22 и фитинги с безоловен припой или припой за подземни приложения.
Закалена тръба, тип L, B, K (обикновено използвана само под нивото на земята) или A съгласно ASTM B88 и B88M, с фитинги от кована мед по ASME B16.22 и фитинги, свързани чрез безоловно или надземно запояване. Тази тръба позволява и използването на уплътнени фитинги.
Медните тръби тип K са най-дебелите налични тръби, осигуряващи работно налягане от 1534 psi на инч при 100 F за ½ инч. Моделите L и M имат по-ниско работно налягане от K, но все пак са подходящи за ОВК приложения (налягането варира от 1242 psi при 100 F до 12 инча и 435 psi и 395 psi). Тези стойности са взети от таблици 3a, 3b и 3c на Ръководството за медни тръби, публикувано от Асоциацията за развитие на медта.
Тези работни налягания са за прави тръбни участъци, които обикновено не са участъци от системата с ограничено налягане. Фитингите и връзките, свързващи две тръбни участъци, са по-склонни да текат или да се повредят под работното налягане на някои системи. Типичните видове връзки за медни тръби са заваряване, запояване или уплътняване под налягане. Тези видове връзки трябва да бъдат направени от безоловни материали и да са проектирани за очакваното налягане в системата.
Всеки тип връзка е способен да поддържа система без течове, когато фитингът е правилно уплътнен, но тези системи реагират различно, когато фитингът не е напълно уплътнен или щампован. Спойките и споените съединения са по-склонни да се повредят и да протекат, когато системата е напълнена и тествана за първи път и сградата все още не е заета. В този случай изпълнителите и инспекторите могат бързо да определят къде тече съединението и да отстранят проблема, преди системата да е напълно функционираща и пътниците и вътрешната облицовка да са повредени. Това може да се възпроизведе и с херметични фитинги, ако е посочен пръстен или възел за откриване на течове. Ако не натиснете докрай, за да идентифицирате проблемната зона, вода може да изтече от фитинга, точно както при спойка или припой. Ако в проекта не са посочени херметични фитинги, те понякога ще останат под налягане по време на строителните тестове и може да се повредят само след определен период на експлоатация, което ще доведе до повече щети на обитаваното пространство и евентуални наранявания на обитателите, особено ако през тръбите преминават нагряти горещи тръби.
Препоръките за оразмеряване на медни тръби се основават на изискванията на наредбите, препоръките на производителя и най-добрите практики. За приложения с охладена вода (температура на подаваемата вода обикновено от 42 до 45 F), препоръчителното ограничение на скоростта за медни тръбни системи е 8 фута в секунда, за да се намали шумът от системата и да се намали потенциалът за ерозия/корозия. За системи за топла вода (обикновено 140 до 180 F за отопление на помещения и до 205 F за производство на битова топла вода в хибридни системи), препоръчителното ограничение на скоростта за медни тръби е много по-малко. Ръководството за медни тръби посочва тези скорости като 2 до 3 фута в секунда, когато температурата на подаваемата вода е над 140 F.
Медните тръби обикновено се предлагат в определен размер, до 12 инча. Това ограничава използването на мед в основните комунални услуги на кампуса, тъй като тези конструкции на сгради често изискват канали с диаметър над 12 инча. От централната инсталация до свързаните топлообменници. Медните тръби са по-често срещани в хидравличните системи с диаметър 3 инча или по-малко. За размери над 3 инча по-често се използват шлицови стоманени тръби. Това се дължи на разликата в цената между стоманата и медта, разликата в труда за гофрирани тръби спрямо заварени или споени тръби (фитингите под налягане не са разрешени или препоръчани от собственика или инженера) и препоръчителните скорости и температури на водата във всеки от материалите на тръбопровода.
Стомана: Черна или поцинкована стоманена тръба съгласно ASTM A 53/A 53M с фитинги от сферографитен чугун (ASME B16.3) или ковано желязо (ASTM A 234/A 234M) и фитинги от сферографитен чугун (ASME B16.39). Фланци, фитинги и връзки клас 150 и 300 се предлагат с резбовани или фланцови фитинги. Тръбата може да бъде заварена с добавъчен метал съгласно AWS D10.12/D10.12M.
Отговаря на ASTM A 536 клас 65-45-12 ковък чугун, ASTM A 47/A 47M клас 32510 ковък чугун и ASTM A 53/A 53M клас F, E или S клас B монтажна стомана, или ASTM A106, стомана клас B. Фитинги с жлеб или уши за закрепване на фитинги с жлеб.
Както бе споменато по-горе, стоманените тръби се използват по-често за големи тръби в хидравлични системи. Този тип система позволява различни изисквания за налягане, температура и размер, за да отговори на нуждите на системите за охладена и отопляема вода. Обозначенията на класовете за фланци, фитинги и фитинги се отнасят до работното налягане на наситена пара в psi/инчове на съответния артикул. Фитингите от клас 150 са проектирани да работят при работно налягане от 150 psi/инчове при 366 F, докато фитингите от клас 300 осигуряват работно налягане от 300 psi/инчове при 550 F. Фитингите от клас 150 осигуряват работно водно налягане над 300 psi/инчове при 150 F, а фитингите от клас 300 осигуряват работно водно налягане до 2000 psi/инчове при 150 F. Предлагат се и други марки фитинги за специфични типове тръби. Например, за чугунени тръбни фланци и фланцови фитинги по ASME 16.1 могат да се използват класове 125 или 250.
Системите за тръбопроводи и връзки с жлеб използват изрязани или оформени жлебове в краищата на тръби, фитинги, клапани и др., за да се свържат между всяка дължина на тръбата или фитингите с гъвкава или твърда свързваща система. Тези съединители се състоят от две или повече болтови части и имат шайба в отвора на съединителя. Тези системи се предлагат с фланци клас 150 и 300 и уплътнителни материали EPDM и са способни да работят при температури на флуида от 230 до 250 F (в зависимост от размера на тръбата). Информацията за тръбите с жлеб е взета от ръководствата и литературата на Victaulic.
Стоманени тръби от Schedule 40 и 80 са приемливи за ОВК системи. Спецификацията на тръбата се отнася до дебелината на стената на тръбата, която се увеличава с номера на спецификацията. С увеличаване на дебелината на стената на тръбата, допустимото работно налягане на правата тръба също се увеличава. Тръбите от Schedule 40 позволяват работно налягане от 1694 psi за тръба с диаметър ½ инча, 696 psi за 12 инча (-20 до 650 F). Допустимото работно налягане за тръби от Schedule 80 е 3036 psi за ½ инча и 1305 psi за 12 инча (и двете от -20 до 650 F). Тези стойности са взети от раздела „Инженерни данни“ на Watson McDaniel.
Пластмаси: CPVC пластмасови тръби, муфни фитинги съгласно Спецификация 40 и Спецификация 80 съгласно ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 съгласно Спецификация 40 и ASTM F 439 съгласно Спецификация 80) и лепила с разтворител (ASTM F493).
PVC пластмасови тръби, муфни фитинги съгласно ASTM D 1785, график 40 и график 80 (ASM D 2466, график 40 и ASTM D 2467, график 80) и лепила с разтворител (ASTM D 2564). Включва грунд съгласно ASTM F 656.
Както CPVC, така и PVC тръбите са подходящи за хидравлични системи под нивото на земята, въпреки че дори при тези условия трябва да се внимава при инсталирането на тези тръби в даден проект. Пластмасовите тръби се използват широко в канализационни и вентилационни системи, особено в подземни среди, където голите тръби влизат в директен контакт с околната почва. В същото време, корозионната устойчивост на CPVC и PVC тръбите е предимство поради корозивността на някои почви. Хидравличните тръби обикновено са изолирани и покрити със защитна PVC обвивка, която осигурява буфер между металните тръби и околната почва. Пластмасовите тръби могат да се използват в по-малки системи за охладена вода, където се очаква по-ниско налягане. Максималното работно налягане за PVC тръби надвишава 150 psi за всички размери на тръбите до 8 инча, но това важи само за температури от 73 F или по-ниски. Всяка температура над 73°F ще намали работното налягане в тръбопроводната система до 140°F. Коефициентът на намаляване на мощността е 0,22 при тази температура и 1,0 при 73 F. Максималната работна температура от 140 F е за PVC тръби от Schedule 40 и Schedule 80. CPVC тръбата е в състояние да издържи на по-широк работен температурен диапазон, което я прави подходяща за употреба до 200 F (с коефициент на намаляване от 0,2), но има същата номинална стойност на налягане като PVC, което позволява използването ѝ в подземни хладилни приложения със стандартно налягане. Водни системи до 8 инча. За системи за топла вода, които поддържат по-високи температури на водата до 180 или 205 F, не се препоръчват PVC или CPVC тръби. Всички данни са взети от спецификациите на PVC тръби на Harvel и спецификациите на CPVC тръби.
Тръби Тръбите пренасят много различни течности, твърди вещества и газове. В тези системи текат както питейни, така и непитейни течности. Поради голямото разнообразие от флуиди, пренасяни във водопроводната система, въпросните тръби се класифицират като битови водопроводни тръби или дренажни и вентилационни тръби.
Битова вода: Мека медна тръба, ASTM B88 типове K и L, ASTM B88M типове A и B, с ковани медни фитинги под налягане (ASME B16.22).
Твърди медни тръби, ASTM B88 типове L и M, ASTM B88M типове B и C, с ляти медни заваръчни фитинги (ASME B16.18), ковани медни заваръчни фитинги (ASME B16.22), бронзови фланци (ASME B16.24) и медни фитинги (MCS SP-123). Тръбата позволява и използването на уплътнени фитинги.
Видовете медни тръби и свързаните с тях стандарти са взети от Раздел 22 11 16 на MasterSpec. Проектирането на медни тръби за битово водоснабдяване е ограничено от изискванията за максимални дебити. Те са посочени в спецификацията на тръбопровода, както следва:
Раздел 610.12.1 от Единния кодекс за водопроводни инсталации от 2012 г. гласи: Максималната скорост в тръбните и фитинговите системи от мед и медни сплави не трябва да надвишава 8 фута в секунда в студена вода и 5 фута в секунда в гореща вода. Тези стойности са повторени и в Наръчника за медни тръби, който използва тези стойности като препоръчителни максимални скорости за тези видове системи.
Тръби от неръждаема стомана тип 316 в съответствие с ASTM A403 и подобни фитинги, използващи заварени или назъбени съединители за по-големи битови водопроводни тръби и директна замяна на медни тръби. С нарастващата цена на медта, тръбите от неръждаема стомана стават все по-често срещани в битовите водопроводни системи. Видовете тръби и свързаните с тях стандарти са от MasterSpec Section 22 11 00 на Администрацията по въпросите на ветераните (VA).
Нововъведение, което ще бъде въведено и приведено в действие през 2014 г., е Федералният закон за лидерство в питейната вода. Това е федерално прилагане на действащите закони в Калифорния и Върмонт относно съдържанието на олово във водните пътища на всички тръби, клапани или фитинги, използвани в битовите водопроводни системи. Законът гласи, че всички мокрени повърхности на тръби, фитинги и арматура трябва да бъдат „без олово“, което означава, че максималното съдържание на олово „не надвишава среднопретеглената стойност от 0,25% (олово)“. Това изисква от производителите да произвеждат безоловни отливки, за да отговарят на новите законови изисквания. Подробности са предоставени от UL в „Насоки за олово в компонентите на питейната вода“.
Дренаж и вентилация: Безръкавни чугунени канализационни тръби и фитинги, отговарящи на ASTM A 888 или Института за чугунени канализационни тръби (CISPI) 301. Фитинги Sovent, отговарящи на ASME B16.45 или ASSE 1043, могат да се използват със система без спиране.
Чугунените канализационни тръби и фланцовите фитинги трябва да отговарят на ASTM A 74, гумени уплътнения (ASTM C 564) и уплътнител от чисто олово и дъбови или конопени влакна (ASTM B29).
И двата вида въздуховоди могат да се използват в сгради, но безканалните въздуховоди и фитинги се използват най-често над нивото на земята в търговски сгради. Чугунените тръби с безканални фитинги CISPI позволяват постоянен монтаж, могат да бъдат преконфигурирани или достъпни чрез премахване на лентовите скоби, като същевременно се запазва качеството на метална тръба, което намалява шума от спукване в отпадъчния поток през тръбата. Недостатъкът на чугунените водопроводни инсталации е, че те се влошават поради киселинните отпадъци, които се срещат в типичните инсталации за баня.
Тръбите и фитингите от неръждаема стомана по ASME A112.3.1 с разширени и разширени краища могат да се използват за висококачествени дренажни системи вместо чугунени тръби. Водопроводът от неръждаема стомана се използва и за първата секция на водопровода, която се свързва с подова мивка, където газираният продукт се оттича, за да се намали корозията.
Плътна PVC тръба съгласно ASTM D 2665 (дренаж, отклонение и вентилационни отвори) и PVC тръба тип „пчелна пита“ съгласно ASTM F 891 (Приложение 40), разширителни връзки (ASTM D 2665 до ASTM D 3311, дренаж, отпадъчни води и вентилационни отвори), подходящи за тръби от Schedule 40, лепилен грунд (ASTM F 656) и лепило с разтворител (ASTM D 2564). PVC тръби могат да бъдат намерени над и под нивото на земята в търговски сгради, въпреки че по-често се монтират под нивото на земята поради напукване на тръбите и специални изисквания на правилата.
В строителната юрисдикция на Южна Невада, изменението на Международния строителен кодекс (IBC) от 2009 г. гласи:
603.1.2.1 Оборудване. Разрешено е монтирането на горими тръбопроводи в машинното отделение, оградени от двучасова огнеустойчива конструкция и напълно защитени от автоматични спринклери. Горими тръбопроводи могат да се прокарват от машинното отделение до други помещения, при условие че тръбопроводите са оградени в одобрен специален двучасов огнеустойчив комплект. Когато такива горими тръбопроводи преминават през противопожарни стени и/или подове/тавани, проникването трябва да бъде специфицирано за специфичния тръбопроводен материал със степени F и T не по-ниски от необходимата огнеустойчивост за проникването. Горимите тръби не трябва да проникват през повече от един слой.
Това изисква всички горими тръбопроводи (пластмасови или други), намиращи се в сграда от клас 1А, както е определено от IBC, да бъдат обвити в 2-часова конструкция. Използването на PVC тръби в дренажни системи има няколко предимства. В сравнение с чугунените тръби, PVC е по-устойчив на корозия и окисляване, причинени от отпадъци от баня и пръст. Когато се полагат под земята, PVC тръбите са устойчиви и на корозия на околната почва (както е показано в раздела за тръбопроводи за ОВК). PVC тръбите, използвани в дренажна система, са обект на същите ограничения като хидравличната система за ОВК, с максимална работна температура от 140 F (62,7 °C). Тази температура е допълнително регламентирана от изискванията на Единния кодекс за тръбопроводи и Международния кодекс за тръбопроводи, които постановяват, че всяко изпускане към приемниците на отпадъци трябва да бъде под 140 F (62,7 °C).
Раздел 810.1 от Единния кодекс за водопроводни инсталации от 2012 г. гласи, че парните тръби не трябва да бъдат директно свързани към тръбопроводна или дренажна система, а водата с температура над 60°C не трябва да се изпуска директно в канал под налягане.
Раздел 803.1 от Международния водопроводен кодекс от 2012 г. гласи, че парните тръби не трябва да бъдат свързани към дренажна система или която и да е част от водопроводната система, а вода с температура над 60°C не трябва да се изпуска в която и да е част от дренажната система.
Специални тръбопроводни системи са свързани с транспортирането на нетипични течности. Тези флуиди могат да варират от тръбопроводи за морски аквариуми до тръбопроводи за подаване на химикали към системи за оборудване на плувни басейни. Водопроводните системи за аквариуми не са често срещани в търговски сгради, но се инсталират в някои хотели с отдалечени водопроводни системи, свързани към различни места от централно помпено помещение. Неръждаемата стомана изглежда подходящ тип тръбопровод за системи с морска вода поради способността си да инхибира корозията с други водни системи, но солената вода всъщност може да корозира и ерозира тръбите от неръждаема стомана. За такива приложения пластмасовите или медно-никеловите CPVC морски тръби отговарят на изискванията за корозия; при полагане на тези тръби в голям търговски обект трябва да се вземе предвид запалимостта на тръбите. Както бе отбелязано по-горе, използването на горими тръбопроводи в Южна Невада изисква да се поиска алтернативен метод, за да се демонстрира намерение за спазване на съответния строителен код.
Тръбопроводът за басейна, който доставя пречистена вода за потапяне на тялото, съдържа разредено количество химикали (може да се използва 12,5% белина натриев хипохлорит и солна киселина), за да се поддържа специфично pH и химичен баланс, както се изисква от здравния отдел. В допълнение към тръбопроводите за разредени химикали, пълно хлорно белина и други химикали трябва да се транспортират от складовете за насипни материали и помещенията за специално оборудване. CPVC тръбите са химически устойчиви за подаване на хлорно белина, но тръбите с високо съдържание на феросилиций могат да се използват като алтернатива на химическите тръби, когато преминават през негорими типове сгради (напр. Тип 1А). Те са здрави, но по-крехки от стандартните чугунени тръби и по-тежки от сравнимите тръби.
Тази статия разглежда само няколко от многото възможности за проектиране на тръбопроводни системи. Те представляват повечето видове инсталирани системи в големи търговски сгради, но винаги ще има изключения от правилото. Общата главна спецификация е безценен ресурс при определянето на типа тръбопроводи за дадена система и оценката на подходящите критерии за всеки продукт. Стандартните спецификации ще отговарят на изискванията на много проекти, но проектантите и инженерите трябва да ги преглеждат, когато става въпрос за високи кули, високи температури, опасни химикали или промени в законодателството или юрисдикцията. Научете повече за препоръките и ограниченията за ВиК, за да вземате информирани решения относно продуктите, инсталирани във вашия проект. Нашите клиенти ни се доверяват като професионалисти в проектирането, за да осигурим на техните сгради правилния размер, добре балансирани и достъпни проекти, при които въздуховодите достигат очаквания си живот и никога не претърпяват катастрофални повреди.
Мат Долан е проектен инженер в JBA Consulting Engineers. Неговият опит е в проектирането на сложни ОВК и ВиК системи за различни видове сгради, като търговски офиси, здравни заведения и хотелиерски комплекси, включително високи кули за гости и множество ресторанти.
Имате ли опит и познания по темите, обхванати в това съдържание? Трябва да обмислите да се присъедините към нашия редакционен екип на CFE Media и да получите признанието, което вие и вашата компания заслужавате. Кликнете тук, за да започнете процеса.